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Grundwissen und Fachwissen im Bereich Metall-Technik

Archiv für Oktober, 2009

Härteprüfung Rockwell

Bei der Härteprüfung nach Rockwell können sowohl harte als auch weiche Werkstücke geprüft werden. In diesem Härteprüfverfahren ist die Eindrucktiefe eines Prüfkörpers in den Werkstoff zur Bestimmung des Härtegrades entscheident. Bei der Rockwell-Härteprüfung ist eine Messuhr mit dem Prüfkörper verbunden, welche die Bewegung des Prüfkörpers in das Material start vergrößert wiedergibt.

Die Rockwell Härteprüfung setzt sich aus vier Arbeitschritten zusammen:

  1. Die zu prüfende Werkstück-Oberfläche wird mit dem Eindringkörper in Kontakt gebracht und mit einer Prüfvorkraft (98,0665 N) belastet.
  2. An diesem Punkt ist schon ein winziger EIndruck in der Probe. Hier wird die Messuhr auf Null gestellt.
  3. Langsam, Gleichmäßig und ohne Stöße wird eine zusätzliche Kraft F1 aufgegeben. Zusammen mit der Prüfvorkraft ergibts ich die Prüfgesamtkraft F. Der Eindringkörper dringt folglich mehr oder weniger tief in das  zu prüfende Material ein - Abhängig von der Härte. Der Eindringungsvorgang ist an der Bewegung des Zeigers an der Meßuhr sichtbar.
  4. Nachdem der Messuhrzeiger zum Stillstand gekommen ist  wird die Prüfkraft F bis auf die Prüfvorkraft zurückgenommen. Die bleibende Eindringtiefe h des Prüfkörpers in der Probe wird an der Messuhr als Rockwellhärtewert abgelesen.

Härteprüfung nach Rockwell

Aufgrund des breiten Einsatzgebietes der Rockwell-Härteprüfung und diverser Materialien unterschiedlicher Härte und Eindringtiefen wurden Elf Skalen (A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) genormt um dem entgegen zu kommen. (Normal-Rockwell, Super-Rockwell,…) Weitere Informationen hierzu sind in der DIN EN ISO 6508-1 definiert.

Im Allgemeinen verwendet man für harte Werkstoffe einen Diamantkegel mit einem Spitzenwinkel von 120° (HRC,HRD,HRA).

Für weiche Werkstoffe benutzt man eine Hartmetallkugel von 1,59 mm (HRB,HRF,HRG) oder auch 3,175mm (HRE,HRH,HRK) Durchmesser.

Zudem werden für unterschiedlich harte Werkstoffe auch unterschiedliche Prüfkräfte eingesetzt (HRA= F490,3N ; HRB=F882,6N ; HRC=1373N).

Das Rockwell-Kurzzeichen setzt sich aus dem Härtewert und dem Zeichen für das angewendete Verfahren zusammen.

Beispiel zum Ablesen der Härteangaben am Rockwell-Kurzzeichen:

Beispiel zum Ablesen des Rockwell-Kurzzeichens

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  • Härteprüfung Brinell

    Bei der Härteprüfung nach Brinell (HBW) wird eine Prüfkugel aus Hartmetall als Eindruckkörper verwendet um den Brinellhärte-Wert zu ermitteln. Da es unterschiedlich große Prüfkugeln für die Brinell Härteprüfung gibt (1 ; 2 ; 2,5 ; 5 und 10 mm) muss eine dazu entsprechende Prüfkraft eingestellt werden, die aus Tabellen zu ntnehmen ist.

    Die Prüfkräfte müssen so eingestellt werden dass der Beanspruchungsgrad kleiner als 0,102 x F/D² ist.

    Mit der Brinellhärteprüfung können allerdings nur weiche bis mittelharte Werkstücke auf ihre Härte hin geprüft werden.

    Die Härteprüfung nach Brinell wird in der Regel auf einer Universal-Härteprüfmaschine durchgeführt.

    Universal-Härteprüfmaschine Brinell

    Nachdem eine geeignete Prüfkraft an der Härteprüfmaschine eingestellt wurde wird der kugelförmige Prüfkörper in das Werkstück gepresst. Nach einer bestimmten Einwirkdauer (z.B 10-15s) wird die Probe entlastet und der Eindrückdürchmesser gemessen. Hierbei ist der Mittelwert zweier Durchmesser-Messungen zu bilden.

    Brinell Mittelwertbildung des Eindruckdurchmessers

    d=(d1+d2)/2

    Der Brinell-Härtewert wird mittels der Prüfkraft und dem Durchmesser des Eindrucks aus Tabellen ermittelt oder mit einem Auswertecomputer bestimmt.

    Vorteile der Härteprüfung nach Brinell:

    • Das Brinell-Verfahren ist besonders für  heterogene Werkstoffe geeignet (Grauguss und Lagermetalle)
    • Es wird eine mittlere Härte über weiche und harte Anteile im Werkstoff bestimmt
    • Der relativ große Durchmesser ist mit geringem Aufwand messbar

    Nachteile der Härteprüfung nach Brinell:

    • Nicht geeignet für die Prüfung von kleinen Proben
    • Nicht geeignet für dünne Werkstücke
    • Nicht geeignet für harte Werkstoffe

    Das Brinell-Kurzzeichen setzt sich aus einem Härtewert, dem Kennbuchstaben HBW dem Prüfkugeldurchmesser, der Prüfkraft sowie der Einwirkdauer in Sekunden zusammen.

    Ein Beispiel zum Ablesen einer Härteangabe nach Brinell:

    Brinell-Härteprüfung: ABlesebeispiel des Brinell-Kurzzeichens

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  • Härteprüfung Vickers

    Bei der Härteprüfung nach Vickers (HV) wird ein pyramidenförmiger Diamant als Eindrückkörper verwendet, dessen Spitze in die Probe gedrückt wird um die Vickershärte zu bestimmen.

    Diese Härteprüfung wird in der Regel mit Universal-Härteprüfmaschinen ausgeführt.

    Universal-Härteprüfmaschine Vickers

    Nach einer bestimmten Zeit (meist 10-15 Sekunden) wird der Diamant-Eindrückkörper angehoben und zur Seite bewegt.

    Vickers Prüfkörper

    Der entsandene Pyramideneindruck wird über eine optische Vergrößerungseinrichtung auf einen Leuchtschirm projiziert. Dort werden mittels beweglicher Messscheinen die Diagonalen des Eindrucks ausgemessen und ein Mittelwert errechnet  d=(d1+d2):2 .

    Vickers Härteprüfung

    Falls der Prüfkörper-Eindruck möglichst klein sein soll wird die Kleinlasthärteprüfung bzw. die Mikrohärteprüfung nach Vickers angewendet, welche meist bei fertigen Werksücken oder der Prüfung dünner Härteschichten eingesetzt wird.

    Die Prüfkräfte betragen bei der Kleinlasthärteprüfung 2 - 50 Newton. Daraus ergeben sich Einpresstiefen die unter einem Mikroskop ausgewertet werden.

    Für die Vickers-Härteprüfung im Mikrobereich werden Prüfkräfte unter 2 Newton eingesetzt.

    Vorteile der Härteprüfung nach Vickers:

    • Ein größter Vorteil der Vickers-Prüfung ist, daß sie nur eine Skala hat und somit von der niedrigsten bis zu der höchsten Härte reicht. Zudem wird bei der Vickershärteprüfung nur ein Eindringkörper verwendet, sowohl für weiche als auch für harte Werkstoffe.
    • Sie ist für Laborprüfungen besonders geeignet.

    Nachteile der Härteprüfung nach Vickers:

    • Die Nachteile der Vickers-Prüfung liegen zum einen in der mangelnden Geschwindigkeit des Verfahrens.
    • Die Abmessung des Eindrucks wird optisch ausgeführt - per Mikroskop oder Projektor (Moderne, automatische Bildauswertsysteme per Computer reduzieren Fehler)
    • Die Oberfläche auf welcher der Eindruck der Prüfung ausgeführt wird, muß vorbereitet werden.
    • Die senkrechte Lage der Achse des Eindringkörpers ist zudem sehr wichtig, da die kleinste Neigung eine Unregelmäßigkeit des Eindrucks verursacht.
    • Auf manchen Materialien ist der Eindruck wegen unregelmäßiger Verteilung der Belastung nicht gut ablesbar.
    • Die Vickers-Prüfung ist als Serienprüfung daher nur sehr bedingt geeignet.

    Das Vickers-Kurzeichen setzt sich aus einem Härtewert, dem Kennbuchstaben HV und den Prüfbedingungen (Prüfkraft & Einwirkdauer) zusammen.

    Beispiel einer Härteangabe nach Vickers

    Beispiel zum Ablesen der Vickers Härteangaben am HV-Kurzzeichen

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